[发明专利]一种结构件及其加工方法

说明书

本发明涉及一种结构件的加工方法，所述加工方法包括：利用具有形状记忆特性的金属粉末进行增材制造，以成型具有第一形态的结构件，所述结构件具有孔隙结构；对所述结构件施加作用力，使具有第一形态的所述结构件产生变形，以增大所述结构件上孔隙结构的尺寸，而得到具有第二形态的结构件；对第二形态的所述结构件进行清粉处理；清粉处理后，使第二形态的所述结构件恢复到第一形态。所述结构件可变形以增大孔隙结构的尺寸，并在此情况下进行清粉，以大幅度地提高清粉效率，改善结构件的使用性能，并且，结构件在完成清粉后可恢复至初始状态，不会对结构件的使用造成不利影响。

技术领域

本发明涉及增材制造技术领域，具体涉及一种结构件及其加工方法。

背景技术

金属增材制造技术(又称金属3D打印技术)的一种实现方式是采用高能束(激光束或电子束)扫描金属粉末，使金属粉末快速融化冷却并逐层累积以形成目标结构件，其优点是开发周期短、精度高、满足各种复杂结构件的成形。然而该技术也存在一些不足，例如高能束扫描金属粉末时形成融化区和热影响区，热影响区的能量较低而造成粉末融化不充分，未充分融化的粉末附着于融化区的周围，形成粉末粘附现象；以及在高能束的扫描过程中，由于扫描速度等打印参数的差异，导致粉末融化时存在较大的温度梯度，进而产生较大的表面张力梯度，这样融化的粉末将从低表面张力区流向高表面张力区，出现指向高能束中心的粗大金属球而形成球化现象；另外，对于一些悬空结构，在打印的过程中由于重力作用及毛细管作用而出现挂渣现象。这些现象都会导致成型结构件上存在大量的游离态及不稳定成型态粉末。

这种粉末的存在对于结构件的后期使用会带来不利的影响，因此在结构件成形后需要进行清粉处理。然而对于存在大量孔隙的结构件例如仿人体骨小梁结构、椎间融合器等，由于这类结构件中的孔隙结构尺寸微小(部分孔隙的孔径在10um-20um，甚至更小)，在直接采用常规清粉处理工艺(如喷砂、酸洗、超声振动等清粉工艺)进行清粉处理时，孔隙内的粉末难以完全清除，进而降低结构件的使用性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构件及其加工方法，旨在利用金属粉末进行增材制造以成型具有孔隙结构的结构件，并且可有效地对结构件中残存的粉末进行清除，以提高结构件的使用性能。

本发明中的结构件系指通过本发明提供的加工方法获得的具有孔隙结构的物件，该物件可以是任何通过增材制造制成的物件，且特别适合是用于医用领域的人工植入物，本发明中的结构件可以是产品制造过程中的半成品，也可以是最终的成品，本发明对此不做限制。

为实现上述目的，本发明提供的一种结构件的加工方法，所述加工方法包括：

步骤S1：利用具有形状记忆特性的金属粉末进行增材制造，以成型具有第一形态的结构件，所述结构件具有孔隙结构；

步骤S2：对所述结构件施加作用力，使具有所述第一形态的所述结构件产生变形，以增大所述结构件上所述孔隙结构的尺寸，而得到具有第二形态的结构件；

步骤S3：对所述第二形态的所述结构件进行清粉处理；

步骤S4：清粉处理后，使所述第二形态的所述结构件恢复到所述第一形态。

可选地，对所述结构件施加作用力之前，或在对所述结构件施加作用力的同时，通过改变所述第一形态的所述结构件的温度从而使得所述结构件完全转变为马氏体相或奥氏体相，步骤4还包括恢复所述第一形态的所述结构件的温度。通过这种方式可以使得结构件在变形并清粉操作后的恢复率达到最高。

可选地，改变所述第一形态的结构件的温度包括对所述第一形态的所述结构件进行降温，以使具有第一形态的所述结构件的温度低于所述结构件的马氏体转变结束温度；或对所述第一形态的所述结构件进行升温，以使具有所述第一形态的所述结构件的温度高于所述结构件的马氏体逆转变结束温度。